DE2039562C - Ventil mit kugelförmigem Ver schlußstuck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Regelventil mit einem zylindrischen Gehäuse mit fluchtendem Ein- und Auslaß sowie einem im wesentlichen kugelförmig gestalteter. Ventilversch!w:>siück, welches mittels einer das Gehäuse radial durchdringenden Antriebswelle gegenüber einem gleichachsig zur Gehäuselängsachse angeordneten ringförmigen Ventilsitz verstellbar ist.

Bei einem Ventil dieser Art, welches in der Offenlegungsschrift i 808 764 beschriebet, ist, weist das Vcnttlverschlußstüek eine exzentrische sich im Betrieb parallel zur Sitzfläche erstreckende zylindrische Bohrung auf, in welche der ebenfalls zylindrische Exzenter einer sich quer zur Gehäuselängsachse erstreckenden Exzenterwelle formschlüssig eingreif;. Die E-xzenterwelle dient zugleich als Antriebswelle und ragt abgedichtet einseitig durch die Gehäusewand nach außen. Das Verschlußstück wird in Achsrichtung durch wenigstens drei gleichmäßig über den Gehauseumfang verteilt angeordnete Längsrippen gegenüber dem Ventilsitz verschieb- und drehbar geführt. Beim Entlanggleiten auf den Längsrippen führt das Verschlußstück gleichzeitig eine Drehbewegung um seinen Mittelpunkt aus.

Der vorliegendem Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstellbarkeit des Ventilverschlußstükkes und dessen allseitig abdichtendes Aufsetzen auf den Sitzring zu verbessern.

Von einem Ventil der eingangs genannten Art ausgehend, löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Ventilverschlußstück auf einem mit einer Gelenkgabel formschlüssig verbundenen Kugelkopf gelagert ist, daß die Gelenkgabel zusammen mit einem auf der Antriebswelle sitzenden Lenkhebel einen Schubkurbelantrieb bildet, und daß eine am Kugelkopf angreifende, sich parallel zur Antriebs-

welle erstreckende Achse beidseitig in einer parallel 7ur Gehäuselängsachse verlaufenden Führung »etuhrt ist.

Dieser Aufbau vermeidet jegliche gleitende Reihung zwischen dem Verschlußstück und dem Gehäuse bzw. irgendwelchen Führungsrippen und ermöglicht das über hinaus, daß das Verschlußstück in der Endphase des Schließvorganges in die Abdichl- >tellung hineinrollt und somit einen allseitig dichten Verschluß des Ventils gewährleistet. Darüberhinaus ei.'eugt die Kniehebelwirkung des Schubkurbelantriebs eine besonders hohe Schließkr-ift. Zum Verstellen des Ventils kann ein Drehantrieb, ein Kolbenantrieb oder ein beliebiger anderer elektrischer, pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Anirich eingesetzt werden.

Die formschlüssige Verbindung zwischen Kugelkopf und Gelenkgabel läßt sich in verschiedener Weise herstellen. Der Kugelkopf kann \>c; relsweise einstückig mit der Gelenkgabel ausgebilde sein. Bei einer anderen, fertigungstechnisch besonders günstigen Austührungsform ist er stattdessen einstückig mit der Führungsachse ausgebildet.

I'm auch die Reibung Jer Führungsachse in der gehäusefesten Führung soweit wie möglich zu verringern, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auf den Enden der den Kugelkopf führenden Achse Rollen angebracht, deren Bewegungsfreiheit in Richtung der Führungsachse einerseits durch Anschläge am Verschlußstück bzw. Absätze der Füh- 3" rungsachse selbst und andererseits durch die Gehäuseinnenwand begrenzt ist.

L'm zu erreichen, daß das Verschlußstück beim Schließvorgang bei zunächst einseitiger Anlage an einer Sitzkante nicht in den Sitz hineingeschoben wird, son 'em tatsächlich in den Sitz hineinrollt, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Kugelkopf und die Führungsachse bzw. ein den Kugelkopf tragender Gewindezapfen der Gelenkeabel \on einer sich in Richtung der Gelenkgabel erstrekkenden Bohrung durchsetzt sind, durch weiche ein Federstan hindurchragt, weichet mit seinem einen Ende im Ventilv'schlußstück befestigt und auf der anderen Seite durch die Gclenkgabel gehalten ist. Dabei ist der Durchmesser der Bohrung größer als der Durchmesser des Federstabes.

Die für die Bewegung des Verschlußstückes erforderliche Kraft und die Gefahr des Verklemmens läßt sich noch weiter dadurch verringern, daß die Gelenkgabel in einem begrenzten Winkelbereich auch seit- so lieh in Richtung der Antriebswelle schwenkbar am I enkhebel befestigt ist. Vorzugsweise ist hierfür auf einem sich zwischen den Schenkeln der Gelenkgabel erstreckenden Stift eine ballige Hülse angeordnet, und der Lenkhebel umfaßt mit einer ebenfalls balligen, vorzugsweise aber zylindrischen Ausnehmung dieser Hülse. Während die Drehbewegung des Verschlußstückes um die Gehäusclängsachse durch die im Gehäuse geführten Rollen begrenzt ist, erreicht man durch die erwähnte Weiterbildung, daß keine Linienberührung des Verschlußstückes an der Gelenkgabel auftritt, sondern lediglich eine Punktberührung der balligen Hülse in der zylindrischen Bohrung des Lenkhebels.

Der Aufbau des Ventils läßt sich auch derart abwandeln, daß Lenkhebel und Gelenkgabel ihre Zuordnung vertauschen, d.h. der Kugelkopf mit einem Lenkhebel formschlüssig verbunden ist und die Gelenkgabel auf der Antriebswelle sitzt. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Llnteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Auslührungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt

Fig. I einen Schnitt durch eine erste Auslührungsform des Ventils lüngs der Gehäuselängsachse und senkrecht zur Antriebswelle.

Fig. 2 einen hierzu orthogonalen Schnitt parallel sowohl zur-Längsachse als auch zur Antriebswelle und

F i 2.3 einen Schnitt durch F i g. 2 längs der Schnittlinie IH-IIl.

F ig. 4 einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Ventils.

^ >weit Bauteile bei den Ausiührungsformert übereinstimmen, sind sie mit den Reichen Bezugszeieliers versehen.

Das Gehäuse 1 ist ein im wesentlichen rohrformiger Körper mit längs der Gehäuseachsel fluchtendem Einlaß 3 und Auslaß 4. Auf der Einlaßseite ist in lie Stirnwand ein Silzring5 eingeschraubt. Das Gehäuse wird wie eine Drosselklappe zwischen den Flanschen der anzuschließenden Rohrleitungen befestigt. Stattdessen kann man das Gehäuse auch mit eigenen Anschlußflanschen versehen.

Das im wesentlichen kugelförmige Ventils\erschlußstück 6 ist auf dem als Kugelkopf? ausgestalteten Mittelteil einer Achse 12 gelagert, die sich parallel zur Antriebswelle 11 erstreckt. Auf ihren beiden aus dem Verschlußstück 6 herausragenden Enden trügt die Führungsachse 12 je eine Führungsrolle 13, deren Bewegungsfreiheit in Richtung der Führungsachse einerseits durch Absätze 14 an drr Führungsachse und andererseits durch die Gehäuseinnenwand 15 begrenzt ist. Die Führung für die Rollen 13 und damit für das Verschlußstück 6 ist durch vier in die den Sitzring5 aufweisende Stirnseite des Gehäuses 1 parallel zur Gehäuseachse2 eingesetzte, vorzugsweise eingepreßte Führungsbolzen 16 gebildet. Γ bor die Achse 12 und die Rollen 13 wird das Verschlußstück 6 zwischen den Führungsbolzen 16 und damit längs der Gehäuseachse 2 geführt.

In eine sich senkrecht zur F"ührungsachse 12 eistreckende zentrische Gewindebohrung 36 des Kugelkopfes? ist der Gewindezapfen 37 der Gelenkgabel 8 eingeschraubt. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Gewindezapfens läßt sich der Hub ucs Ventils einstellen. Ein Federstab 9 stellt eine elastische Verbindung zwischen dem Verschlußstück 6 und der Gelenkgabel 8 her. Hierzu ist der Federstab 9 mit seinem einen E'nde in eine radiale Sackbohrung ii des Verschlußstückes 6 eingesetzt i:nd an seinem andt.en Ende 34 rechtwinklig abgewinkelt und in einen Schlitz 35 der Gelenkgabel 8 eingelegt. Sowohl die Führungsachsc 12 als auch der Kugelkopf 7 sind von einer sich in Richtung der Geknkgabel 8 erstreckenden Bohrung 36, 37 durchsetzt, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Federstabes 9.

Ein Bolzen 17 erstreckt sich zwischen den beiden Schenkeln 18 der Gelenkgabel 8 und trägt eine ballige Hülse 19. Auf der Antriebswelle 11 sitzt der Lenkhebel 21, welcher mit einer zylindrischen, die Hülse 19 umfassenden Bohrung 22 verschen ist. Die Gelenkgabel 8 ist somit über den Bolzen 17 und die Hülse 19 mit dem Lenkhebel 21 verbunden. Ein Stift 23 dient uer Befestigung des Bolzens 17 in der Ge-

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lenkgabelS. Zwischen dem Lenkhcbei 21 und der bes mit großer Kraft geschlossen gehalten wird Die Gelenkgabcl8 ist ein vorgegebenes Spiel möglich. bei der Rollbcwegung des Versch ußstuckes 6 Die Verbindung zwischen Gclenkgabel8 und Lenk- zwangsläufig erfolgende zusätzliche Auslenkung des hebel 21 mittels der balligen Hülse 19 erlaubt ein Mittelpunktes des Verschlußstückes im Bereich eines seitliches Ausschwenken der Gclcnkgabel8 in Rieh- 5 Kegels, dessen Spitze im Schnittpunkt 39 der Mit ellung der Antriebswelle 11. Lctzerc ist in den Buch- linie des Bolzens 17 mit der zentralen, zur Achse sen 24 gelagert welche in die Flansche 25 und 26 senkrechten Schnittebene 41 durch die Hülse 19 ciniiepreßt sind. Unter Zwischenlage von Dichtschei» liegt, wird durch die mögliche Schwenkbewegung der ben 27 sind die Flansche 25 und 26 mit jeweils vier balligen Hülse 19 in der Bohrung 22 des Lenkhebels Schrauben 28 von denen auf beiden Seiten jeweils io 21 und durch das Spiel zwischen Lenkhebel 21 und nur eine in Fig 2 dargestellt ist. am Gehäuse 1 hefe- der (iclenkgabel8 sowie zwischen den FührungsM-stiet Die Stopfbuchse 29 und die Packung 30 dich zen 16 und den Führungsrolle^ 13 ermöglicht, ten das nach außen führende Ende der Antriebswelle Wahrend bei dem bisher an Hand der Fig. I 11 ab Die Befestigung des Lenkhebels 21 auf der bis ) beschriebenen ersten Ausfuhrungsbeispicl der Antriebswelle 11 erfolgt mittels einer Paßfeder 31 is Kugelkopf 7 Teil der Führungsachsc 12 ist. /eigt zur Drehmomentenübertragung und mittels einer Fig.4 eine andere Ausführungsform, bei weither Sechskantschraube 32 zur Lagefixierung in Achsrich- der Kugelkopf 107 einstückig mit der GelenkgaM _tun„ 108 ausgebildet ist und die den Kugelkopf führende Die guten Schließeigenschaften federbelasteter Achse 112 diesen zentrisch durchdringt. Auch hier Kugelventile haben ihre Ursache darin, daß die Ku- to stellt der Federstab eine elastische Verbindung /«ι gel als VerschlußstUck frei beweglich in den Sitzring sehen dem Verschlußstück 6 und der Gelenkgahel rollen kann. Die gleichen vorteilhaften Eigenschaften 108 her. Die den Kugelkopf 107 parallel zur An ergeben sich bei dem Ventil gemäß der Erfindung. triebswelle ti durchsetzende Fühningsachsc 112 ι ι obwohl hier das VerschlußstUck zur Erzielung einer zur F i g. 4 nur im Schnitt zu sehen. Ahnlich wie die gewünschten Regelkennlinic zwangsläufig geführt 45 FUhnnyachse 12 beim zuvor beschriebenen Ausfühscin muß. Von der in den F i g. 1 und 2 dargestellten rungsbeispiel trägt sie auf ihren beiden aus dem \ er Schließstellung des Ventils ausgehend, wird das Ven- schlußstUck herausragenden Enden je eine Führung«. til dadurch geöffnet, daß die Antriebswelle 11, bezo- rolle, deren Bewegungsfreiheit in Richtung der I üh -cn auf Fi".!. in? Uhr?ei°er«!nn gedreht wird. Dies rungsachse einerseits durch Anschläge am Verschlußhat' zur Foige. daß über den Lenkhebel 21 und die 30 stück und andererseits durch die Gehäuseinnenwand Gelcnkgabel 8 sowie den Kugelkopf 7 das Verschluß- 15 begrenzt ist. Die Ausgestaltung der Führung für stück 6 vom Site abgehoben und mittels der Rollen das VerschluDstück ist die gleiche wie zuvor an Hand 13 zwischen den Führungsbolzen 16 geführt in Rieh- von Fig. 2 erläutert. Für die Verbindung des Vcr tung der Gehäuscachse 2 im Öffnungssinn verscho- Schlußstückes 6 mit der Gelenkgabel 108 dient wie ben wird 35 denitn ein Federstab9, welcher mit seinem einen Ende In Schließrichtung ergibt sich der gleiche Bewe- in eine radiale Sackbohning 33 des Verschlußstückes gungsablauf. Bedingt durch das Spiel der Bewe- eingesetzt und an seinem anderen Ende 34 recht -gungsüberträgungstnittel sowie der Führung wird das winklig abgewinkelt und in einen Schlitz 35 der Ge-Verschlußstück im Zuge der Schließbewegung in den lcnkgabel 108 eingelegt ist. Hier sind sowohl die seltensten Fällen genau zentrisch auf den Sitzring 40 Führungsachse 112 ab auch der Kugelkopf 107 von aufsetzen, sondern meistens zunächst einseitig sich einer sich in Richtung der Gelenkgabel 108 erstrekgegen eine Kante des Sitzrings 5 legen. Ds.nit das ku- kenden Bohrung 136, 137 durchsetzt, deren Durcheelförmigc Verschlußstück 6 anschließend in den messer größer ist ah der Durehmesser des Federsta-SitzringS ganz hineinrollen kann, ist er mittels der bes 9. Auch die Sackbohrung 33 ist in dem am Ku-Biegefeder9 elastisch mit dem Kugelkopf? der Gc- 45 gelkopf angrenzenden Teil 138 auf den gleichen lenkgabelS verbunden. Diese kleine Rollbewegung Durchmesser erweitert wie die Bohrung 136, 137. nach dem Berühren der Sitzringkante bringt das Ver- Die Betriebsweise dieser Ausführungsform des. neuen schlußstück 6 vollständig in die konzentrische Regelventils ist die gleiche wie die der zuerst an Steri 5, ifl welcher es bedingt Hand der Fig.] bis 3 geschilderten Ausgestaltung

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Ventil, insbesondere Regelventil mit einem zylindrischen Gehäuse mit fluchtendem Ein- und Auslaß sowie einem im wesentlichen kugelförmig gestalteten Ventilverschlußstück, welches mittels einer das Gehäuse radial duichdringenden Antriebswelle gegenüber einem gleichachsig zur Gehäuselängsachse angeordneten ringförmigen Wnlilsilz verstellbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (6) auf einem mit einer Gelenkgabel (8) formschlüssig verbundenen Kugelkopf (7) gelagert ist. daß die Gelenkgabel zusammen mit einem auf der Antricbswelle (11) sitzenden Lenkhebel (21) eiren Schubkurbelantrieb bildet, und daß eine am KujiJkopf angrciiende. sich parallel zur Antriebswelle erstreckende Achse (12) beidseitig in einer parallel zur Gehäuselängsachse (2) verlaufenden Führung (16) geführt ist.

2. Ventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (107) einstückig mit der Gelenkgabel (108) ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- as zeichnet, daß die den Kugelkopf (107) führende Achse (112) diesen zentrisch durchdringt.

4. Ventil na.'h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (7) einstückig nut der ihn führenden Achse (12) ausgebildet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (7) eine sich senkrecht zur Führungsachse erstreckende zentral·· Gewindebohnmg (36) aufweist, in welche ein Gewindezapfen (37) der Gclenkgabel (8) eingeschraubt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Enden der den Kugelkopf (7; 107) führenden Achse (12; 112) Rollen (13) angebracht sind, deren Bewegungsfreiheit in Richtung der Führungsachse einerseits durch Anschläge am Verschlußstück (6) oder Absätze (14) der Führungsachse (12) selbst und andererseits durch die Gehäuseinnenwand (15) begrenzt ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch Innenlängsrippen des Gehäuses gebildet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch in die den Ventilsitz (5) aufweisende Stirnseite parallel zur Gehäuselängsachse (2) eingesetzte, vorzugsweise eingepreßte Führungsbolzen (16) gebildet ist.

9. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (107) und die Führungsachse (112) von einer sich in Richtung der Gelenkgabel (108) erstreckenden Bohrung (136, 137) durchsetzt sind, durch welche ein Federstab (9) hindurchragt, welcher mit seinem einen Ende im Verschlußstück (6) befestigt und auf der anderen Seite durch die Gelenkgabel gehalten ist, wobei der Durchmesser der Bohrung in Kugelkopf und Führungsachse größer ist als der Durchmesser des Federstabs.

10. Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindezapfen (37) von einer sich in Richtung der Gelenlcgabel (8) erstreckenden Bohrung (38) durchsetzt ist, durch welche ein Federstab (6) hindurchragt, welcher mit seinem einen Ende im Verschlußstück (6) befestigt und auf der anderen Seite durch die Gelenkhebel üehalten ist, wobei der Durchmesser der Bohrung im Gewindezapfen größer ist als der Durchmesser des Federstabs^

11 Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (6) an seinem ίη der Gelenkhebel (8) ruhenden Ende (34) abgewinkelt und in einen Schlitz (35) der Gelenkgabel eingesetzt ist. ..

P Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis il, dadurch sekennzeichnet. daß die Gelenkgabd (8; 108) in einem begrenzten Winkelbereieh auch seitlich in Richtung der Antriebswelle (11) schwenkbar am Lenkhebel (21) befestigt ist.

13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer sich zwischen den Schenkeln (18) der Gelenkgabel (8; 108) erstreckenden A«.hse (17) eine ballige Hülse (19) angeordnet ist und daß der Lenkhebel (21) mit einer ebenfalls balligen, vorzugsweise aber zylindrischen Ausnehmung (22) die Hülse umfaßt.

14. Ventil nach einem der Ansprüche I b:- 1 \ dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf mit einem Lenkhebel formschlüssig verbünde! ist und die Gelenkcabel auf der Antriebswelle -:;.'t.